纳米前沿最新集锦20180514

1. Nature Cat.： Ir/MOF 催化甲烷选择性硼烷化

近来，甲烷的硼烷化被认为是活化甲烷的一种有利的途径，所得的单硼化的产物可以转化为其他高附加值产物。 Xuan Zhang 等人将 Ir(III)COD(μ-Cl) ₂ 锚定于 UiO-66 中，所得的 Ir(III) 催化剂在 150 ℃ ， 34 atm CH ₄ 下催化 bis(pinacolborane) 与甲烷的反应中所得单硼化产物选择性超过 99% 。其高选择性被归因于其孔道结构的限域作用。

Xuan Zhang, Massimiliano Delferro, Omar K. Farha, et al. Catalytic chemoselective functionalization of methane in a metal−organic framework

Nature Catalysis DOI: 10.1038/s41929-018-0069-6

2. Nature Cat. MXene 负载表面合金化纳米粒子

ZheLi 等人将层状的 MXene Nb ₂ CT _x 负载的 Pt 在 350 ℃ 简单还原处理后便可以得到表面合金化的 Pt ，使得 CO 在 Pt 表面的吸附相对于其他非还原性载体负载的单金属 Pt 纳米颗粒有所弱化，同时界面位点也有利于活化 H ₂ O ，从而使其表现出较高的水煤气转化催化活性。此外这类载体也为制备负载型合金纳米颗粒提供了非常独特的策略。

Zhe Li, Yue Wu, et al. Reactive metal–support interactions at moderate temperature in two-dimensional niobium-carbide supported platinum catalysts

NatureCatalysis DOI: 10.1038/s41929-018-0067-8

3. Nat. Chem. 石墨烯表面非常规化学计量比 Na _x Cl

Guosheng Li 等人将还原石墨烯或者石墨在较低浓度的 NaCl 溶液中简单处理后便会在表面形成 Na ₂ Cl ， Na ₃ Cl 这些非常规的 2D Na-Cl 晶体。通过分子动力学和 DFT 理论计算他们认为， Na ⁺ -π 相互作用和电荷转移是导致形成非常规化学计量 Na-Cl 晶的原因。同时他们预测所得的非常规计量 Na-Cl 晶也具有与众不同的电、磁和光学性质。

GuoshengShi, Minghong Wu, Haiping Fang, et al. Two-dimensional Na–Cl crystals of unconventional stoichiometries on graphene surface from dilute solution at ambient conditions

NatureChemistry DOI: 10.1038/s41557-018-0061-4

4. Nature Mater. 水蒸气加速合金氧化的原子级机理研究

水汽加速金属腐蚀现象在工业中有重要的研究价值。 Langli Luo 等人结合原子分辨的电镜表征和 DFT 理论计算发现，水分子解离后所形成的的质子可以填隙于 NiCr 合金表面 NiO 层，大幅降低其阳离子空穴和阴离子空穴形成的能垒以及其进一步迁移的能垒，从而加速高温下合金氧化进程。

Langli Luo, Zhijie Xu, Chongmin Wang, et al. Atomic origins of water-vapour-promoted alloy oxidation

NatureMaterials. DOI: 0.1038/s41563-018-0078-5

5. JACS ： WO ₃ ·0.33H ₂ O 纳米管催化 CO ₂ 光还原制乙酸

Songmei Sun 等人制备了超细 WO ₃ ·0.33H ₂ O 纳米管，其管壁厚度约 5 nm ，并且表面含有大量的 O 空穴。该材料在水溶液中可以高选择性地催化 CO ₂ 光还原制 CH ₃ COOH ，其选择性高达 85% ，生成速率约 9.4 μmol/g/h 。并且其表面空穴可以在水中保持稳定，使其可以稳定工作超过 60 h 。 DRIFTS 和 DFT 计算认为反应路径为 CO ₂ →·COOH→(COOH) ₂ →CH ₃ COOH 。

Songmei Sun, Tatsumi Ishihara, et al. Ultrathin WO3·0.33H2O Nanotubes for CO2Photoreduction to Acetate with High Selectivity

J.Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.8b03316

6. JACS: 杯芳烃 {Ni ₁₈ } 轮：电催化葡萄糖氧化与电催化模板

Shentang Wang 等人制备了含有 S 的杯芳烃基 {Ni ₁₈ } 轮，该材料在碱性条件下电催化葡萄糖氧化反应中起始电位仅 0.3 V ，且无论在 N ₂ ，空气和 O 2 中都具有很好性能。另外，该轮形分子中的空腔还可以用于制备并稳定一系列的金属簇合物或合金簇合物，如 Au, Pd, Ir, Ru, Rh,Pt 和 AuPd 合金。其中所得的合金复合物在电催化 HER 反应中甚至性能优于 Pt/C 。

Shentang Wang, Wuping Liao, Wei Chen, et al. Calixarene-Based {Ni18} Coordination Wheel: Highly Efficient Electrocatalyst for the Glucose Oxidation and Template for the homogenous Cluster Fabrication

7. Angew ：超薄 2D 手性 MOF 手性分离

仿照蛋白质 β- 折叠，利用弱相互作用，采用反向微乳液方法， Jun Guo, Yin Zhang 等人制备出了仅有 6 基元层的超薄手性 MOF ， 2D l ( d )-Thr-Zn ，且其中的手性配体或金属节点可以替换为其他多种物种。得益于其中大量暴露的手性金属位点，该类材料在分离具有 D ₃ 对称性的手性 (Cr(ox) ₃ ^3- ) 或者其他手性金属团簇时表现出较高的手性分离效果。

Jun Guo, Yin Zhang, Zhiyong Tang, et al. UltrathinChiral Metal–Organic-Framework Nanosheets for Efficient EnantioselectiveSeparation

Angew.Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201803125

8. Angew: 负载型催化剂界面重构

Manyi Duan, Jian Yu 等人通过原位电镜观察发现，在催化反应气氛下不同载体所负载的各种金属纳米颗粒会发生重构，如 ZnO 负载的 Cu ， SrTiO ₂ 负载的 Pt 等，进一步引起其界面位点结构和周长的变化。该研究为进一步从原子层面研究构效关系提供了一定指导。

Manyi Duan, Jian Yu, Beien Zhu, Yong Wang, Yi Gao, et al. Reconstruction of SupportedMetal Nanoparticles in Reaction Conditions

Angew.Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201800925

9. JACS ：室温全固态 Li ⁺ 电池

Maria Helena Braga 等人设计了由 Li ⁺ 玻璃电解质，金属 Li 负极和低成本塑料基正极材料组成的全固态锂电池，该电池电压可充电至 5 V ，在 153 mA/g 倍率下可循环超过 23,000 次。更高比容量的电池在 2.5 V 截止电压和 23 mA/g 下，连续 13 个月的测试过程中电池容量不断提升至 585 mAh/g 。这种非常规的电池与玻璃固态电解质与塑料基正极材料在充放电过程中偶极取向相关。相比于锂粒子的嵌入和脱出，这种静电储能的方式提供了更加安全快速，寿命更长和高比容量更高的锂电池。

Maria Helena Braga, John B Goodenough, et al. Nontraditional, Safe, High Voltage Rechargeable Cells of Long Cycle Life

J.Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.8b02322

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